不同开口形式楼梯井内烟气温度及速度分布规律研究

论文摘要

高层建筑在给人们带来优越住宅环境的同时,也给火灾防治带了许多新的问题,统计结果表明,由于不完全燃烧产生的有毒有害烟气是建筑火灾中导致人员伤亡的最主要因素。楼梯井作为火灾情况下人员疏散的重要通道,尤其要受到重视,因此,研究烟气在高层建筑楼梯内的流动规律对于高层建筑火灾防治有着重要的意义。楼梯井内部的特殊结构导致其内部烟气的流动形式比其他竖向通道内更为复杂。前人在开展楼梯井内气流流动的研究中,大多选用的模型层数较少,不能较好的描述高层建筑楼梯井内烟气流动的特点。本文以高层建筑楼梯井为研究对象,针对防烟失效情况下,烟气进入楼梯井后的运动特性开展实验研究。论文的具体工作包括:基于多单元区域模拟的思想,从守恒方程出发,在考虑壁面热损失的情况下,推导得到了顶部开口楼梯井内温度竖向分布的一维稳态模型,并通过缩尺寸实验对理论模型的合理性进行了分析验证,同时还对火源功率对其的影响进行了定性的分析。通过对实验结果的分析和讨论发现,对于楼梯井带有上下两开口的情况,开口高度对烟气的运动有着较大的影响,上部开口高度越高,烟气在楼梯井内的竖向运动速度越快,蔓延至顶部所需要的时间越短,反之开口越低,烟气蔓延速度越慢;同时随着上部开口的升高,楼梯井与外界间的对流作用加强,烟囱效应剧烈程度增大,并且楼梯井与外界间的气流交换速度随开口高度呈较好的线性增长的趋势。对于楼梯井自上而下均匀开口情况,火源所在位置对于楼梯井与外界间的气流交换影响较大,楼梯井与外界间气流交换的质量流率随火源高度的升高不断减小,楼梯井内最高温度随火源高度呈增加的趋势,无量纲质量流率随无量纲火源高度呈较好的线性关系,无量纲温升随高度呈分段线性关系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 高层建筑的主要火灾问题
• 1.2 高层建筑楼梯井内烟气流动特点
• 1.3 前人的研究
• 1.4 本文的研究内容
• 1.5 论文的章节安排
• 参考文献
• 第2章 楼梯井模拟实验台介绍
• 2.1 相似理论
• 2.2 本文中的模型楼梯井实验台
• 2.2.1 实验台系统构成
• 2.2.2 实验台中开口设置情况
• 2.3 测量方法与数据采集
• 2.3.1 火源热释放速率的测定
• 2.3.2 烟气温度测量
• 2.3.3 气流速度的测量
• 2.3.4 烟气前锋位置的判断.
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第3章 顶部开口楼梯井竖向温度分布一维模型
• 3.1 楼梯井内竖向温度分布理论模型
• 3.2 实验设计
• 3.3 典型的失重和温度数据
• 3.4 对理论模型的验证分析
• 3.5 火源功率的影响
• 3.6 本章小结
• 参考文献
• 第4章 两开口楼梯井内烟气的温度分布及蔓延速度
• 4.1 引言
• 4.2 实验设计
• 4.3 底部及上部开口处速度
• 4.4 楼梯井内温度的竖向分布
• 4.5 烟气蔓延速度
• 4.6 本章小结
• 参考文献
• 第5章 均匀开口楼梯井内的温度分布及内外气流交换
• 5.1 实验设计
• 5.2 烟气温度及气流交换速度分布
• 5.3 火源位置对烟气温度和内外气流交换的影响
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 第6章 结论与展望
• 6.1 全文主要结论
• 6.2 论文的创新点
• 6.3 研究展望
• 致谢